高级语言程序设计类课程考核方案的选取与利弊

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  摘 要:高级语言程序设计类课程的实践性强,传统的笔试方法难以保证课程的教学质量,对其考核方案的改革十分必要。针对传统的笔试、笔试与机试相结合、完全机试、实验考核以及基于项目的考核等多种考核方案,分析了各自的选取方法,总结了每种方案的优缺点,对程序设计类课程考核方案的选取、考核过程的组织和实施等具有一定的指导意义。
  关键词:高级语言 程序设计 考核 利弊 笔试 机试
  中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)10(a)-0220-03
  Abstract: Since the advanced language programming courses are very practical, the traditional written examination method is difficult to ensure the courses’ teaching quality. Hence it is quite necessary to carry out examination scheme reform. Based on the various examination schemes, such as the traditional written examination, the combined method of written examination and computer examination, the computer examination, the experimental examination, the examination based on projects, this paper aims to analyze their selection methods and summarize the pros and cons of each scheme respectively, which will have the guiding significance for the selection of examination scheme, the organization and implementation of examination process in the language programming courses.
  Key Words:Advanced language; Programming; Examination; Pros and cons; Written examination; Computer examination
  我国高校从20世纪70年代末开始在各专业中相继设置了高级语言类课程,虽然各校每个专业选取的高级语言不同,其教学侧重面也不尽一样,但该类课程中的程序设计属性从来都是教学的重点。此类课程考核方法的改革一直是改革的重点课题之一。
  1 早期笔试为主的考试方法
  我国高校的计算机教学早期主要面向电类专业,到20世纪70年代末80年代初才逐渐普及到非电类专业。当时的非电类专业高级语言教学以BASIC、FORTRAN、ALGOL等为主,后来又有C及其发展的诸多新版本,例如C++等。
  80年代初期,受設备和师资等条件的影响,高级语言程序设计类课程规范性不强。例如,没有固定的高级语言公共课教学组,教学大纲不统一,机时很少,甚至实验不能一人一台终端,导致学生的程序设计能力薄弱。此时的高级语言教学的考试只能是以传统的笔试为主,设备、教师等条件比较充沛的学校会把通过实验作为参加考试的必要条件之一,或者把平时的实验成绩的一部分(或全部)折算在总成绩之中,但所占比例不大。笔试基本上是授课教师各自出题,不能同课程全校学生一张试卷,其考核效果难以衡量。
  笔试的优势是同课堂的学生使用同一套试卷,容易考察和比较学生间的优劣,符合传统的考试习惯,其成绩也容易被教师(学校)、学生和家长各方所接受。其次,教师可以根据学生的专业、对程序设计需求的程度以及学时情况等设计试卷结构和试题难度,有利于保证考试成绩的合理分布。当然,学生也比较适应笔试方式,一般不会大起大落。但是这种考试的缺点也十分明显,主要是考试与学习中的实验过程相脱节,无法体现程序设计课程实践性强的特点,一些学生平时实验不认真,考前复习不到位,试后效果不理想。
  2 笔试与机试相结合的考试方案
  由于计算机程序设计类课程独有的特点,除了利用笔试方式考察学生的理论知识和阅读程序的能力外,还要采用机考方式考察学生设计算法和编写程序的能力[1]。20世纪80年代中后期开始,各高校的计算机设备逐渐增多,分时系统计算机开始流行,以IBM PC系列机为代表的个人计算机也装备到高校,这些为每人一台终端设备上机提供了设备保障。同时,各高校逐步认识到计算机科学在大学生知识层次结构中的重要地位,在师资配备、设备购置以及计算机类课程设置等方面均采取了有效的措施,高级语言类课程改革迎来了机遇。例如,东北石油大学(原大庆石油学院,下同)于1985年提出了以主干课为主体、以计算机和外语教学为两翼的“一体两翼”的教学思想,并从1988年开始对高级语言类课程进行全校统一结业考试,从1984级学生开始实施以训练(Training)—测试(Test)—讲评(Comment on and appraise)三步为核心的计算机教学TTC循环教学法,把机试引入课程结业考试和计算机应用能力测试中,收到了很好的训练效果,提高了学生的计算机应用能力。
  计算机设备更新并增多以后,学生一人一机上机实验得以实现,促使高级语言类课程的考试方案出现了变化,使用最多的是把机试引入课程考核,课程成绩由笔试和机试组成(还可以包括平时成绩等),根据机试时间和题量的不同,机试成绩占总成绩的比例也不同。例如,考试由3次组成,其中期末考核方式以机考成绩为主占50%,笔试成绩占20%,平时成绩占30%[2]。   这种考试方式既照顾了学生传统的考试观念,也兼顾了高级语言程序设计课的实践性特点,学生必须经过一定量的实验操作才能熟练地掌握上机操作及程序设计方法与技巧,可以说在一定程度上引导性地强化了学生的程序设计训练,提高了学生的编程能力和教学效果。
  机试的主要问题一是分组较多致使教师组卷比较困难。因为组织难度、题量基本相同,而且还要照顾知识点和程序设计题类型分布等问题的多套试卷,对任何一个高级语言课程教学组来说都不易解决。二是分组、多试卷考试之后,一些学生总觉得自己的试卷比别人的难,多少有一些不服和欠公平的非议。三是开课班级多导致机试分组太多,无法保证每道机试题仅用一次,对试卷的保密性和严肃性也会有质疑。这些问题都需要教学组事先做好预案,保证机试顺利进行。
  3 完全机试方案
  完全机试方案是从笔试与机试相结合方案中逐步演变而来的,随着笔试与机试相结合方案中笔试权重的降低和机试权重的提升,最终出现了完全机试方案。完全机试方案在20世纪90年代开始,到21世纪初趋于成熟。
  3.1 单机版机试方案
  由于汉字系统尚未普及,最早的机试方案中,是用纸张印有试题,学生在考场(机房)拿到试题后上机编程,把程序和运行结果抄在试卷纸上(或打印后)上交。后期一般是每个考生发一张软盘,试题存在磁盘中,学生的程序答案以文件的形式存在磁盘中上交。虽然这种机试组织方法比较落后,但学生只有加强平时的上机训练才能熟练参与考试,机试效果非常明显。
  完全机试方案的主要问题和笔试与机试相结合方案中的问题大同小异,只是完全通过上机考试之后,每个学生机试的时间更长,对机试、组卷、监考、阅卷以及考试公平度等方面的压力更大。由此,出现了真正的单机版的考试系统,其特点是将试题建库集成到考试系统中,考试前需要机房教师将该考试系统安装到每一台机器的硬盘上,学生通过上机运行该单机版考试系统实现自动抽题,答卷也以文件的形式存储到硬盘中,考试结束后由教师将每台机器上的试卷及答案拷走。
  3.2 基于局域网的机试方案
  在互联网流行之前,大多数学校都在机房建有局域网,基于局域网的教学也曾是一个热点。但由于局域网技术的使用相对复杂,网内资源也不丰富,加上互联网出现后的巨大优势,基于局域网的程序设计类课程考试系统成熟且推广的相对较少。但由于在局域网内可以实现各计算机软硬件资源的共享,给基于局域网环境的机试方案提供了可能。
  3.3 基于互联网环境的机试方案
  我国绝大部分高校于上世纪90年中期以后开始建设互联网,基于互联网的机房管理系统逐步出现。例如,通过网络排实验课表、对计算机设备开放管理并实现上机的预约、持卡(或学号)到指定设备上机实验,网上交实验报告等,实现了计算机机房实验课及其机时开放的网络化自动管理,节省了人力,也提高了机房的利用率和管理水平。
  由于计算机设备的网络化和学生用计算机操作系统的汉化,汉字及数学公式、图表的编辑系统软件大量出现且基本成熟,这为完全采用无纸化机试方案提供了充分的设备条件。另外,随着笔试与机试相结合考试方式的逐步完善,使用程序设计试题库来组织机试的方案也逐步推开,并出现了基于Word界面的网络试题库系统等[3],基于互联网的机试系统也开始出现。这种考试系统成熟使用以后,教师组卷的工作量由每年一次多套试卷,变为网络试题库建设,使机试系统的瓶颈问题之一得以初步解决。同时,网络机试系统由于可以随机组卷,打消了学生的不公平心态,也减少了考场内学生互相参考的可能性,致使学生丢掉了幻想,增加了平时实验量和实验难度,课外上机量明显增加,锻炼了学生上机实际操作的能力。重要的是使学生摆脱了以书本学习为主的学习模式,实现了从纸上编程到机器上编程的转变,其计算机的操作能力和应用水平都得到了显著提高。这种考试模式的转变还激发了学生自主学习、自主增加编程训练的时间,各高校也出现了许多计算机活动兴趣小组,为大学生创新创业提供了技术保障。
  完全采用机试方案也存在一些弊端。一是适合于机试的程序设计题的类型有限,其题量也不海量,总会有一部分人员通过各种方法收集试题库中的试题先期试做,或者死记硬背,违背了机试的初衷。二是由于程序的不可证明性,无法对程序使用完全科学的自动阅卷方法,而完全机试方案的考试时间、题量远远超过笔试与机试相结合方案中的机试,导致教师阅卷量急剧增加。多年来,研究主观题自动评分阅卷的文献时常出现,提出了许多评分算法和解决方案[4-5],为机试系统中程序设计题的自动阅卷提供了帮助。三是学生机试时抽题用的组卷策略和算法尚不能满足完全科学、公平的考试原则。
  东北石油大学一直致力于计算机基础教学改革,一直探索考察学生编程实践能力的考试方案,并进行相应的试题库建设,从20世纪90年代末期使用本校教师自主研发的网上考试系统,后一直主要使用万维全自动网络考试系统(万维捷通软件技术有限公司研发)进行无纸化网上考试,收到了较好的考核效果。近年来由浙江大学计算机科学与技术学院研发的程序设计类实验辅助教学平台(PTA),在全国多所高校的程序设计教学中被广泛使用。这些系统都具有自动阅卷功能,其对判断题、选择题、填空题、改错题等类型的自动阅卷方案具有极大的准确度,出现的质疑声较少,但在编程题的自动阅卷方案中多少都有一些符合度上的差异。好在各个考试系统都采用了相应的解决方案,考生也基本适应了这种带有瑕疵的自动阅卷系统。
  4 其他考核方案
  除了笔试、笔试与机试相结合、完全机试这些常规的考试方式以外,还有一些其他考核方案,例如實验考核法,基于项目的考核法,小组合作法以及通过创新创业项目替代法等。
  实验考核法主要是以平时的实验成绩作为课程结业的分数。这种考核方法一般选取全部或部分实验项目作为课程结业成绩的依据,并根据各个实验项目中上机题的难度、题量以及重要程度加权(或平均)计算,最终得出课程结业成绩。这种方案的考核贯穿于课程教学全过程,表面看极好,但由于平时程序设计实验的监督不很严格,无法避免抄袭现象,使用这种考核方案的越来越少。   基于项目的考核法要求学生课程结业时完成一个(或数个)软件。该方法主要用于项目驱动的案例式教学方式中,学生根据要求完成比较综合性的程序。但这往往需要有多项可供学生选择的结业程序项目(程序代码量要大小适中),教师一般要通过面试的方式考核学生对所编程序的真正掌握程度,教师在项目成果审核时所用的工作量实际上很大。
  实验考核法和基于项目的考核法也可以折中,一般称作大作业法。大作业法的程序规模比基于项目的考核法要小很多,但比实验考核法要大一些,当然用于考核的程序数比实验考核法要少,但比基于项目的考核法要多。这种考核方法的难度和题量比较适中,可以防止结业成绩起伏不定。
  小组合作法是对基于项目的考核方式的发展,侧重于考核学生的分工与合作能力。这种考核方法先将学生分成若干组(可自选或指定),每组合作完成一个软件项目,项目内学生集体研究进行项目的总体设计,然后进行模块分工,分别调试,最后再合成一個较大的软件。这种方法能体现学生的合作精神,促使小组成员之间互相研讨开发经验,最后共赢。但其缺点也很明显,仍然是监督的问题。如果某个人不努力,组内同学往往不好协调,需要教师介入。同时,如果监督不利,某人可能干脆找人代劳编程,使得教师用于监督和面试的工作量更大。
  创新创业项目法也是以项目中的软件开发为基础,可以一人完成,也可以小组合作实现。其特点是学生自选课题(或完成教师科研项目中的某个部分),强调创新创业属性,其工作量和难度比别的考核方法都大,一般适用于编程能力较强的学生(或小组),其创新创业项目完成后可以替代课程结业考核,对完成好的可以在成绩上有一定的加权增量。
  以上方案都需要上机完成,能很好地训练学生的程序设计能力,但也都存在如何监督考核(编程)过程的问题。另外,教师给成绩的标准和执行的准确性都容易被质疑,还有就是学生在软件开发中可能会什么就用什么,程序设计方法与技巧的训练可能欠完整,计算思维能力的训练不够,这些在教学中需要认真对待和解决。
  5 结语
  程序设计类课程考核方式基本可以划分为笔试、机试和项目软件开发几类,这些方式的加权组合就有了笔试法、笔试与机试相结合方案、完全机试方案以及实验考核法等。选取这些考核方法时,一定与教学模式、机器设备、教师配备和网络环境等状况相关,每种方案都有其优点,当然也有需要克服的弱点。无论使用哪种考核方案,学校和教师对教学的投入,特别是对考试环节的投入是至关重要的,只有教师投入足够的精力才能保证考核方案的顺利实施,才能使成绩公平合理,达到提高教学质量的目的。
  参考文献
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  [2] 陈婷.C语言程序设计实验教学改革探究[J].实验技术与管理,2010,27(10):182-184.
  [3] 马瑞民,顾洪博,韩玉祥.基于Word界面的网络试题库系统的设计与实现[J].大庆石油学院学报,2003,27(4):54-57.
  [4] 黄英斌,竹翠.基于网络的新型计算机考试系统[J].计算机工程,2001,27(7):150-152.
  [5] 孟爱国,卜胜贤,李鹰,等.一种网络考试系统中主观题自动评分的算法设计与实现[J].计算机与数字工程,2005,33(7):147-150.
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